JP2780674B2 - Nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性半導体記憶装置
に関し、特に電気的にデータの消去及び書込みが可能な
複数のメモリセルトランジスタを配列したフラッシュ型
の不揮発性半導体記憶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a flash nonvolatile semiconductor memory device in which a plurality of electrically erasable and writable data memory cell transistors are arranged.
【0002】[0002]
【従来の技術】浮遊ゲートを有する電界効果トランジス
タなどのような、電気的にしきい値電圧を設定してデー
タの消去,書込みが可能な電界効果トランジスタでメモ
リセルを形成し(以下、メモリセルトランジスタとい
う)、このメモリセルトランジスタを複数個、行方向,
列方向に配置した不揮発性半導体記憶装置においては、
データが電気的に一括消去でき、フラッシュメモリとし
て注目されている。2. Description of the Related Art A memory cell is formed of a field effect transistor such as a field effect transistor having a floating gate, which can electrically set a threshold voltage and can erase and write data (hereinafter referred to as a memory cell transistor). ), A plurality of these memory cell transistors,
In a nonvolatile semiconductor memory device arranged in the column direction,
Data can be collectively erased electrically, and is attracting attention as a flash memory.
【0003】このようなフラッシュ型の不揮発性半導体
記憶装置では、データの一括消去は、通常、全メモリセ
ルトランジスタの制御ゲートを接地電位、ドレインをフ
ローティング状態としてソースに高電圧を印加し、ソー
ス・制御ゲート間電界によるトンネル効果により浮遊ゲ
ートから電子を引き抜くことによりしきい値電圧を低く
する。In such a flash type nonvolatile semiconductor memory device, data erasing is generally performed by applying a high voltage to a source by setting a control gate of all memory cell transistors to a ground potential and a drain to a floating state, and applying a high voltage to the source. The threshold voltage is lowered by extracting electrons from the floating gate by the tunnel effect due to the electric field between the control gates.
【0004】このような一括消去のための消去パルス印
加動作を行った場合、ソースに高電圧を印加する時間が
長くなったり、この時間が適正であっても、ゲート絶縁
膜の膜厚のばらつき、微小欠陥、浮遊ゲートの粒界の大
きさのばらつきなどにより、しきい値電圧が低くなり、
ワード線、すなわち制御ゲートが接地電位の非選択レベ
ルであってもオンセル状態となってしまう過消去状態の
ものが発生しやすい。このような場合、過消去状態のメ
モリセルトランジスタが接続されたディジット線には常
にオンセル電流が流れ、正常なデータの読出しができな
くなる。When such an erase pulse applying operation for batch erasing is performed, the time for applying a high voltage to the source becomes longer, and even if this time is appropriate, the thickness of the gate insulating film varies. , Small defects, variations in the size of the grain boundaries of the floating gate, etc., lower the threshold voltage,
An over-erased state in which the word line, that is, the control gate is in the on-cell state even when the control gate is at the non-selection level of the ground potential, easily occurs. In such a case, an on-cell current always flows through the digit line to which the over-erased memory cell transistor is connected, and normal data cannot be read.
【0005】そこで、消去パルス印加後には、過消去状
態のメモリセルトランジスタが存在するか否かを判別す
るのが一般的である。過消去状態の判別を通常のデータ
の読出し回路で行っていたのでは時間がかかりすぎるの
で、消去パルス印加後、一括読出しを行って過消去状態
のメモリセルが存在するか否か判別するようにした例も
ある(例えば特開平4−222994号公報参照)。Therefore, it is general to determine whether or not a memory cell transistor in an over-erased state exists after application of an erasing pulse. Since it takes too much time to determine the over-erased state by a normal data reading circuit, after applying the erasing pulse, a batch read is performed to determine whether or not a memory cell in the over-erased state exists. There is also an example (see, for example, JP-A-4-222994).
【0006】一括消去パルス印加後、一括読出しを行い
過消去状態の判別を行う従来の不揮発性半導体記憶装置
の一例(第1の例)を図5に示す。FIG. 5 shows an example (first example) of a conventional nonvolatile semiconductor memory device in which a batch read is performed after a batch erase pulse is applied to determine an over-erased state.
【0007】この不揮発性半導体記憶装置は、浮遊ゲー
トを有し電気的にしきい値電圧が設定できてデータの消
去及び書込みが可能な電界効果トランジスタでメモリセ
ルを形成する複数のメモリセルトランジスタMC11x
〜MCmnxを行方向,列方向にマトリクス状に配置し
たメモリセルアレイ1xと、複数のメモリセルトランジ
スタMC11x〜MCmnxの各行それぞれと対応して
設けられ対応する行の各メモリセルトランジスタの制御
ゲートと接続する複数のワード線WL1〜WLmと、複
数のメモリセルトランジスタMC11x〜MCmnxの
各列それぞれと対応して設けられ対応する列の各メモリ
セルトランジスタのドレインと接続する複数のディジッ
ト線DL1〜DLnと、複数のメモリセルトランジスタ
MC11x〜MCmnxそれぞれのソースと接続するソ
ース線SLと、消去制御信号ERに従って消去パルス印
加動作時に所定の電圧,パルス幅の消去用電圧Veをソ
ース線SLに印加し消去パルス印加動作時以外はソース
線SLを接地電位とするソース電位供給回路6と、電圧
切換信号VRSに従って各種動作時のワード線供給用の
電圧を発生するワード線電圧発生回路3xと、制御信号
ARS,ARN、行アドレス信号ADr及びワード線電
圧発生回路3xの出力電圧を受けて通常の読出し動作時
には複数のワード線WL1〜WLmのうちの1本のワー
ド線を選択して通常の電源電圧Vccレベルの選択レベ
ルとし書込み動作時には1本のワード線を選択して電源
電圧Vccより高い書込み用の電圧とし消去パルス印加
動作時及び過消去判別動作時には複数のワード線WL1
〜WLm全てを接地電位レベルとする行デコーダ2x
と、制御信号ACS,ACN及び列アドレス信号ADc
を受けて通常の読出し動作時及び書込み動作時には複数
のディジット線DL1〜DLnのうちの1本を選択し消
去パルス印加時には複数のディジット線DL1〜DLn
全てを非選択状態,フローティング状態とし過消去判別
動作時には複数のディジット線DL1〜DLn全てを選
択する列デコーダ4及び列選択回路5と、通常の読出し
動作時及び過消去判別動作時、選択されたディジット線
に流れる電流のレベルを検知し判別するセンス増幅器8
と、書込み動作時、選択されたディジット線に所定の書
込み用電圧を供給する書込回路7xと、書込み動作時に
は書込回路7xを、その他の時はセンス増幅器8を選択
されたディジット線と接続する切換回路9とを有する構
成となっている。This nonvolatile semiconductor memory device has a plurality of memory cell transistors MC11x each having a floating gate, and a memory cell formed of a field effect transistor capable of electrically setting a threshold voltage and capable of erasing and writing data.
To MCmnx are arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and is connected to the control gate of each memory cell transistor of the corresponding row provided corresponding to each row of the plurality of memory cell transistors MC11x to MCmnx. A plurality of word lines WL1 to WLm, a plurality of digit lines DL1 to DLn provided corresponding to each of the plurality of memory cell transistors MC11x to MCmnx and connected to a drain of each memory cell transistor in the corresponding column; A source line SL connected to the source of each of the memory cell transistors MC11x to MCmnx, and an erase voltage Ve having a predetermined voltage and a pulse width applied to the source line SL during an erase pulse application operation in accordance with an erase control signal ER. Except when the source line SL is ground potential Source voltage supply circuit 6, a word line voltage generation circuit 3x for generating a word line supply voltage during various operations in accordance with a voltage switching signal VRS, control signals ARS and ARN, a row address signal ADr, and a word line voltage generation circuit In response to the output voltage of 3x, one word line among a plurality of word lines WL1 to WLm is selected during a normal read operation and set to a selected level of a normal power supply voltage Vcc level, and one word line is set during a write operation. A plurality of word lines WL1 are selected and set to a writing voltage higher than the power supply voltage Vcc during the erase pulse applying operation and the over-erasing determining operation.
Row decoder 2x for setting all .about.WLm to the ground potential level
And control signals ACS and ACN and a column address signal ADc.
In response to this, one of a plurality of digit lines DL1 to DLn is selected during a normal read operation and a write operation, and a plurality of digit lines DL1 to DLn are selected when an erase pulse is applied.
The column decoder 4 and the column selection circuit 5 select all of the plurality of digit lines DL1 to DLn during the over-erasure determination operation by setting all of them to the non-selection state and the floating state, and are selected during the normal read operation and the over-erasure determination operation. Sense amplifier 8 for detecting and determining the level of the current flowing through the digit line
A write circuit 7x for supplying a predetermined write voltage to a selected digit line during a write operation; a write circuit 7x during a write operation; and a sense amplifier 8 connected to the selected digit line at other times. And a switching circuit 9.
【0008】なお、この不揮発性半導体記憶装置におい
ては、行デコーダ2xは、行アドレス信号ADrの各ビ
ットと対応するインバータIV21、及びNAND型の
論理ゲートG21,G22と、各ワード線と対応するN
AND型の論理ゲートG23x、及びトランジスタQ2
1,Q22とを備えて構成され、列デコーダ4は、行デ
コーダ2xと同様に、列アドレス信号ADcの各ビット
と対応するインバータIV41、及びNAND型の論理
ゲートG41,G42と、各ディジット線と対応するN
AND型の論理ゲートG43、及びインバータIV42
とを備えて構成される。In this nonvolatile semiconductor memory device, row decoder 2x includes inverter IV21 corresponding to each bit of row address signal ADr, NAND type logic gates G21 and G22, and N corresponding to each word line.
AND-type logic gate G23x and transistor Q2
1 and Q22, and the column decoder 4, like the row decoder 2x, includes an inverter IV41 corresponding to each bit of the column address signal ADc, NAND logic gates G41 and G42, and digit lines. Corresponding N
AND-type logic gate G43 and inverter IV42
And is provided.
【0009】次に、この不揮発性半導体記憶装置の動作
について、消去動作を主体に説明する。Next, the operation of the nonvolatile semiconductor memory device will be described mainly on the erasing operation.
【0010】消去動作は、まず、制御信号ARN,AC
Nを共に低レベルにしてワード線WL1〜WLm全てを
非選択レベルの接地電位、ディジット線DL1〜DLn
全てを非選択状態,フローティング状態とし、消去制御
信号ERを活性化レベルにしてソース線SLに所定のパ
ルス幅,所定の高電圧の消去用電圧Veを供給する。こ
の結果、メモリセルトランジスタMC11x〜MCmn
x全てにおいて、ソース・制御ゲート間電界によるトン
ネル効果により、浮遊ゲートから電子が引き抜かれ、こ
れらメモリセルトランジスタのしきい値電圧は低くな
り、消去状態となる(消去パルス印加動作)。The erasing operation is performed by first controlling the control signals ARN and AC.
N are both low, all word lines WL1 to WLm are at the unselected level ground potential, and digit lines DL1 to DLn
All are set to a non-selection state and a floating state, the erase control signal ER is set to an activation level, and a predetermined pulse width and a predetermined high voltage for erasing voltage Ve are supplied to the source line SL. As a result, the memory cell transistors MC11x to MCmn
In all x, electrons are extracted from the floating gate by the tunnel effect due to the electric field between the source and the control gate, the threshold voltages of these memory cell transistors are lowered, and the memory cell transistor is in an erased state (erasing pulse applying operation).
【0011】次に、過消去状態のメモリセルトランジス
タがあるか否かを判別するために、制御信号ARN,A
CSを低レベル、制御信号ACNを高レベルにしてワー
ド線WL1〜WLm全てを非選択レベルの接地電位とす
ると共に、ディジット線DL1〜DLn全てを選択状態
とし、これらディジット線全てを切換回路9によりセン
ス増幅器8と接続する。この結果、制御ゲートが接地電
位レベルのメモリセルトランジスタMC11x〜MCm
nx全てが選択されてセンス増幅器8に接続され、その
電流レベルが判別される(過消去判別動作)。Next, in order to determine whether or not there is a memory cell transistor in an overerased state, control signals ARN, A
CS is set to a low level, the control signal ACN is set to a high level, all the word lines WL1 to WLm are set to the non-selection level ground potential, all of the digit lines DL1 to DLn are set to a selected state, and all of these digit lines are switched by the switching circuit 9. Connect to sense amplifier 8. As a result, the control gates of the memory cell transistors MC11x to MCm
nx are all selected and connected to the sense amplifier 8, and their current levels are determined (over-erase determination operation).
【0012】センス増幅器8の感度は、1ビットのメモ
リセルトランジスタの書込み状態の“1”データ、及び
消去状態の“0”データの電流レベルを判別する通常の
読出し動作時の感度のままとなっているので、メモリセ
ルトランジスタMC11x〜MCmnxのうちに1つで
も過消去のものが存在するとその電流レベルを検知し、
過消去状態のメモリセルトランジスタが存在することを
示すレベルの信号がセンス増幅器8から出力される。The sensitivity of the sense amplifier 8 remains the same as in the normal read operation for determining the current level of the "1" data in the write state and the "0" data in the erase state of the 1-bit memory cell transistor. Therefore, if at least one of the memory cell transistors MC11x to MCmnx has an overerased state, the current level is detected,
A signal having a level indicating that a memory cell transistor in an overerased state exists is output from the sense amplifier 8.
【0013】この不揮発性半導体記憶装置では、過消去
状態のメモリセルトランジスタが存在すると判定される
と、この過消去状態のメモリセルトランジスタを正常な
消去状態に戻すために、メモリセルトランジスタMC1
1x〜MCmnx全てに対しトンネル効果による書込み
を行い、再び前述の消去パルス印加動作及び過消去判別
動作をくり返すようになっている。なお、過消去状態の
ものが存在しないと判定されたときは消去動作を終了す
る。In this nonvolatile semiconductor memory device, when it is determined that a memory cell transistor in an overerased state exists, the memory cell transistor MC1 is returned to restore the memory cell transistor in the overerased state to a normal erased state.
Writing is performed on all of 1x to MCmnx by the tunnel effect, and the above-described erase pulse applying operation and over-erase determining operation are repeated again. When it is determined that there is no over-erased state, the erasing operation ends.
【0014】過消去状態のものが存在すると判定された
ときの書込み動作(過消去判定後書込み動作)は、制御
信号ARS,ACNを低レベル、ARNを高レベルにし
てワード線WL1〜WL全てを選択状態に、ディジット
線DL1〜DLn全てを非選択状態,フローティング状
態とし、選択状態のワード線全てにはワード線電圧発生
回路3xからの高電圧を印加する。このとき、ソース線
SLは接地電位となっているので、メモリセルトランジ
スタMC11x〜MCmnxの制御ゲート・ソース間に
は高電圧が印加され、トンネル効果により浮遊ゲートに
電子が注入され、これらメモリセルトランジスタのしき
い値電圧が高くなり、書込みが行なわれる。The write operation (write operation after over-erase determination) when it is determined that an over-erase state exists exists, the control signals ARS and ACN are set to low level, ARN is set to high level, and all the word lines WL1 to WL are set. In the selected state, all the digit lines DL1 to DLn are set to a non-selected state and a floating state, and a high voltage from the word line voltage generation circuit 3x is applied to all the selected word lines. At this time, since the source line SL is at the ground potential, a high voltage is applied between the control gate and the source of the memory cell transistors MC11x to MCmnx, electrons are injected into the floating gate by a tunnel effect, and these memory cell transistors , The threshold voltage increases, and writing is performed.
【0015】この過消去判定後書込み動作に続き消去パ
ルス印加動作及び過消去判別動作が実行され、この過消
去判別動作で過消去状態のものが存在しないと判定され
たときは消去動作を終了し、存在すると判定されたとき
は過消去判定後書込み動作からの動作がくり返えされ
る。After the over-erase determination, a write operation is performed, followed by an erase pulse application operation and an over-erase determination operation. When it is determined that there is no over-erase state in the over-erase determination operation, the erase operation is terminated. When it is determined that there is an overwrite, the operation from the write operation after the overerase determination is repeated.
【0016】この不揮発性半導体記憶装置では、消去パ
ルス印加動作後の過消去判別動作、及び過消去判定後書
込み動作を、メモリセルトランジスタMC11x〜MC
mnx全てに対し一括して行うことができるので、消去
動作にかかる時間を短縮することができる。In this nonvolatile semiconductor memory device, the over-erase discrimination operation after the erase pulse application operation and the write operation after the over-erase judgment are performed by the memory cell transistors MC11x to MC11.
mnx can be performed collectively, so that the time required for the erasing operation can be shortened.
【0017】通常、不揮発性半導体記憶装置は、単独使
用されることは少なく、多くの場合、マイクロプロセッ
サ等との組合せによる上位システムの中で使用される。
マミクロプロセッサ等の上位システムでは、その電源電
圧が用途等に応じて、例えば1.8V程度から5V程度
と広範囲となっており、不揮発性半導体記憶装置も、こ
の上位システムからの電源電圧を受けて動作するように
よっている。しかしながら、書込み動作時や消去パルス
印加動作時には、上記電源電圧より高い、例えば、10
V,12V等の高電圧が必要であり、これら高電圧を上
記電源電圧から発生するようにしたのではそのための回
路が大規模になってチップ面積も増大するため、上記電
源電圧(以下、通常の電源電圧という)とは別に与えら
れる場合が多い(以下、これを高電圧用の電源電圧とい
う)。Normally, a nonvolatile semiconductor memory device is rarely used alone, and is often used in a higher-level system in combination with a microprocessor or the like.
The power supply voltage of a high-level system such as a mamicroprocessor is wide, for example, from about 1.8 V to about 5 V, depending on the application, and the nonvolatile semiconductor memory device also receives the power supply voltage from the high-level system. Depending on how it works. However, during a writing operation or an erasing pulse application operation, a voltage higher than the power supply voltage, for example, 10
V, 12 V, etc. are required, and if these high voltages are generated from the power supply voltage, a circuit for that purpose becomes large-scale and the chip area increases. (Hereinafter referred to as a power supply voltage for high voltage) (hereinafter, referred to as a power supply voltage for high voltage).
【0018】不揮発性半導体記憶装置において、通常の
電源電圧より高い高電圧を必要とするのは、書込み動作
時に、メモリセルトランジスタの制御ゲート(ワード
線)に供給する電圧(例えば10V程度)、ドレイン
(ディジット線)に供給する電圧(例えば6V程度)、
書込みベリファイ動作時に制御ゲートに供給する電圧
(例えば通常の選択レベルより1V程度高い電圧)、消
去パルス印加動作時にソース(ソース線)に供給する電
圧(例えば10V)などである。In a nonvolatile semiconductor memory device, a high voltage higher than a normal power supply voltage is required because a voltage (for example, about 10 V) supplied to a control gate (word line) of a memory cell transistor and a drain voltage during a write operation. (For example, about 6 V) supplied to the (digit line),
A voltage (for example, a voltage higher by about 1 V than a normal selection level) supplied to the control gate during the write verify operation, a voltage (for example, 10 V) supplied to the source (source line) during the erase pulse applying operation, and the like.
【0019】これらの高電圧は、高電圧用の電源電圧か
ら発生し、その回路構成は、図6(A),(B)に示す
ような例がある(例えば、特開昭61−255048号
公報,特開平5−507576号公報参照)。These high voltages are generated from a high-voltage power supply voltage, and the circuit configuration thereof is as shown in FIGS. 6A and 6B (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-255048). Gazette, JP-A-5-507576).
【0020】図6(A)に示された回路は、一端に高電
圧用の電源電圧Vppを受ける抵抗R35と、一端をこ
の抵抗R35の他端と接続し他端を接地電位点と接続す
る抵抗R36と、一端に電源電圧Vppを受ける抵抗R
37と、ゲート及びドレインを抵抗R37の他端と接続
しソースを抵抗R35,R36の接続点と接続し基板を
接地電位点と接続するNチャネル型のトランジスタQ3
6と、ソース及び基板をトランジスタQ36のソースと
接続するPチャネル型のトランジスタQ37と、一端を
トランジスタQ37のゲート及びドレイン(第1の基準
電位点)と接続し他端を接地電位点と接続する抵抗R3
8と、ドレインに電源電圧Vppを受けゲートをトラン
ジスタQ36のゲート及びドレイン(第2の基準電位
点)と接続しソースを電圧出力端と接続し基板を接地電
位点と接続するNチャネル型のトランジスタQ38と、
ソース及び基板を電圧出力端と接続しゲートをトランジ
スタQ37のゲート及びドレインと接続しドレインを接
地電位点と接続するPチャネル型のトランジスタQ39
とを備えた構成となっている。The circuit shown in FIG. 6A has one end connected to a resistor R35 for receiving a power supply voltage Vpp for high voltage, one end connected to the other end of the resistor R35, and the other end connected to a ground potential point. A resistor R36 and a resistor R receiving a power supply voltage Vpp at one end.
37, an N-channel transistor Q3 connecting the gate and the drain to the other end of the resistor R37, connecting the source to the connection point of the resistors R35 and R36, and connecting the substrate to the ground potential point.
6, a P-channel transistor Q37 whose source and substrate are connected to the source of the transistor Q36, one end is connected to the gate and drain (first reference potential point) of the transistor Q37, and the other end is connected to the ground potential point. Resistance R3
8, an N-channel transistor that receives the power supply voltage Vpp at the drain, connects the gate to the gate and drain (second reference potential point) of the transistor Q36, connects the source to the voltage output terminal, and connects the substrate to the ground potential point Q38,
A P-channel transistor Q39 having its source and substrate connected to a voltage output terminal, its gate connected to the gate and drain of transistor Q37, and its drain connected to a ground potential point.
And a configuration including
【0021】この回路では、トランジスタQ36,Q3
8のしきい値電圧、またトランジスタQ37,Q39の
しきい値電圧をそれぞれ等しく形成し、抵抗R37,R
38の抵抗値を抵抗R35,R36の抵抗値より十分大
きくすることにより、出力電圧Voを抵抗R35,R3
6の分圧電圧と等しくすることができ、かつ出力電流が
変動しても一定の出力電圧Voが得られる。In this circuit, the transistors Q36, Q3
8 and the threshold voltages of the transistors Q37 and Q39 are equal to each other.
By making the resistance of the resistor 38 sufficiently larger than the resistance of the resistors R35 and R36, the output voltage Vo is reduced by the resistors R35 and R3.
6 and a constant output voltage Vo can be obtained even if the output current fluctuates.
【0022】図6(B)に示された回路は、図6(A)
における抵抗R35,R35を無くした回路となってい
る。この回路では、出力電圧Voは抵抗R37,R38
の抵抗値とトランジスタQ36,Q37のしきい値電圧
で決定されるが、トランジスタのしきい値電圧は通常、
製造工程で決定されるので、出力電圧Voは抵抗R3
7,R38により設定する。The circuit shown in FIG. 6B corresponds to the circuit shown in FIG.
In which the resistors R35 and R35 are eliminated. In this circuit, the output voltage Vo is determined by the resistors R37 and R38.
And the threshold voltage of the transistors Q36 and Q37, the threshold voltage of the transistor is usually
The output voltage Vo is determined by the manufacturing process,
7, Set by R38.
【0023】これらの回路において、トランジスタQ3
8,Q39のゲートとソース,ドレイン及び基板との間
に印加される電圧は、出力電圧Voが電源電圧Vppの
1/2のときはVpp/2以下となるが、出力電圧Vo
がVpp/2以外では、Vpp/2より高い電圧が印加
されることになるので、これらトランジスタQ38,Q
39は高耐圧型のトランジスタが使用される。In these circuits, the transistor Q3
8, the voltage applied between the gate of Q39, the source, the drain, and the substrate is Vpp / 2 or less when the output voltage Vo is の of the power supply voltage Vpp.
Are applied except for Vpp / 2, a voltage higher than Vpp / 2 is applied.
Reference numeral 39 denotes a high breakdown voltage transistor.
【0024】また、不揮発性半導体記憶装置では、オー
ル“0”(オールオンセル)データ、オール“1”(オ
ールオフセル)データや、隣接するメモリセルトランジ
スタのデータが互いに異なる市松模様のデータによるビ
ット間干渉のテストを欠かすことができない。これらの
うち、オール“0”データの書き込みは一括消去状態の
ままであり、オール“1”データの書込みは全ワード
線,全ビット線を選択してそれぞれ所定の電圧を印加す
ればよい。しかし、市松模様の場合には一工夫する必要
があり、1ビットごとに書込んでいたのでは時間がかか
りすぎるので、例えば特開平5−334900号公報に
記載されているように、複数のワード線及びディジット
線を1本おきに選択し、かつ選択,非選択を切換えて行
うようにした例(第2の例)がある。しかし、これらの
テストパターンデータの読出しは1ビットごとに行って
いた。In the nonvolatile semiconductor memory device, all "0" (all-on cell) data, all "1" (all-off cell) data, and checkerboard data in which data of adjacent memory cell transistors are different from each other. Testing for inter-bit interference is indispensable. Of these, writing of all “0” data remains in the collectively erased state, and writing of all “1” data can be performed by selecting all word lines and all bit lines and applying a predetermined voltage to each. However, in the case of a checkerboard pattern, it is necessary to devise a device, and writing one bit at a time takes too much time. For example, as described in JP-A-5-334900, a plurality of words are required. There is an example (second example) in which every other line and digit line are selected, and selection and non-selection are switched. However, reading of these test pattern data is performed for each bit.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の不揮発
性半導体記憶装置は、第1の例では、一括消去動作が、
複数のワード線WL1〜WLm全てを非選択レベルの接
地電位とし複数のディジット線DL1〜DLn全てを非
選択状態,フローティング状態としてソース線SLに所
定のパルス幅、所定の電圧の消去用電圧Veを印加し
(消去パルス印加動作)、トンネル効果によりメモリセ
ルトランジスタMC11x〜MCmnxの浮遊ゲートか
ら電子を引き抜いて行う構成となっているので、消去用
電圧Veの印加時間やゲート絶縁膜等の製造工程上のば
らつきにより、過消去状態になるメモリセルトランジス
タの発生する割合が高くなり、消去パルス印加動作に続
いて、全メモリセルトランジスタに対し一括過消去判別
動作を行い、過消去状態のものが存在すると判定される
と、全メモリセルトランジスタに対し一括してトンネル
効果による書込みを行い、消去パルス印加動作,一括過
消去判別動作を行う、という動作をくり返すため、消去
完了までの時間が長くなるという欠点がある。In the above-mentioned conventional nonvolatile semiconductor memory device, in the first example, the batch erasing operation
All of the plurality of word lines WL1 to WLm are set to the non-selection level ground potential, and all of the plurality of digit lines DL1 to DLn are set to a non-selected state and a floating state. In this configuration, electrons are extracted from the floating gates of the memory cell transistors MC11x to MCmnx by a tunnel effect, so that the application time of the erasing voltage Ve and the manufacturing process of the gate insulating film and the like are reduced. The rate of occurrence of memory cell transistors in the over-erased state increases due to the variation in the memory cell transistors, and after the erase pulse applying operation, a collective over-erased determination operation is performed on all the memory cell transistors. If it is determined, writing by the tunnel effect is performed for all memory cell transistors at once. There, the erase pulse application operation, make bulk over-erase judgment operation, repeating the operation that, there is a disadvantage that the time to complete erase longer.
【0026】また、各種動作時にワード線やディジット
線に供給する電圧は、上位システムとの適合性を考慮し
て高電圧用の電源電圧Vppから発生するようになって
おり、電源電圧Vpp供給端と接地電位点との間にNチ
ャネル型及びPチャネル型のトランジスタを直列接続し
これらトランジスタのゲートには出力電圧Voに対しこ
れらトランジスタのしきい値電圧程度加算又は減算した
基準電圧が印加される構成となっているので、出力電圧
VoがVpp/2以外の場合には、これらトランジスタ
のゲートとソース,ドレイン及び基板との間にVpp/
2より高い電圧が印加されるため、これらトランジスタ
を高耐圧用とする必要があるという問題点がある。The voltage supplied to the word line and the digit line at the time of various operations is generated from the high-voltage power supply voltage Vpp in consideration of compatibility with the host system. N-channel and P-channel transistors are connected in series between the transistor and a ground potential point, and the gates of these transistors are applied with a reference voltage obtained by adding or subtracting about the threshold voltage of these transistors from the output voltage Vo. Therefore, when the output voltage Vo is other than Vpp / 2, Vpp / V is applied between the gate and the source, drain and substrate of these transistors.
Since a voltage higher than 2 is applied, there is a problem that these transistors need to be used for high breakdown voltage.
【0027】また、第2の例では、市松模様のテスト用
のデータパターンを書込むため、複数のワード線及びデ
ィジット線を1本おきに選択し、かつ選択,非選択を切
換える構成となっているので、データパターンの書込み
時間は短縮されるものの、このデータパターンの読出
し、確認は1ビットごととなるため、読出しを含む全テ
スト時間が長くなるという問題点がある。またオール
“0”データ,オール“1”データについても同様の問
題点がある。Further, in the second example, in order to write a checkerboard test data pattern, a plurality of word lines and digit lines are alternately selected, and selection and non-selection are switched. Therefore, although the writing time of the data pattern is shortened, the reading and confirmation of the data pattern is performed on a bit-by-bit basis, so that there is a problem that the entire test time including the reading becomes long. Further, the same problem exists for all “0” data and all “1” data.
【0028】本発明の第1の目的は、消去完了までの時
間を短縮することができる不揮発性半導体記憶装置を提
供することにあり、第2の目的は、高電圧用の電源電圧
から各種動作時の電圧を発生する回路に高耐圧用のトラ
ンジスタを使用しなくて済むようにした不揮発性半導体
記憶装置を提供することにあり、第3の目的は、市松模
様等のテストパターンによる読出し動作を含む全テスト
時間を短縮することができる不揮発性半導体記憶装置を
提供することにある。A first object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of shortening a time until completion of erasing. A second object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory device which performs various operations from a high-voltage power supply voltage. A third object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device in which a transistor for high withstand voltage need not be used in a circuit for generating a voltage at the time of reading, and a read operation by a test pattern such as a checkerboard pattern is performed. It is an object of the present invention to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of shortening the entire test time including the above.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶装置は、行方向,列方向にマトリクス状に配置され
電気的にデータの消去及び書込みが可能な複数のメモリ
セルトランジスタと、これら複数のメモリセルトランジ
スタの各行それぞれと対応して設けられ対応する行のメ
モリセルトランジスタそれぞれの制御ゲートと接続する
複数のワード線と、前記複数のメモリセルトランジスタ
の各列それぞれと対応して設けられ対応する列のメモリ
セルトランジスタそれぞれのドレインと接続する複数の
ディジット線と、前記複数のメモリセルトランジスタそ
れぞれのソースと接続するソース線と、消去パルス印加
動作時の第1の電圧及び過消去判別動作時の第2の電圧
を含む各種動作時と対応する各種電圧を発生するワード
線電圧発生回路と、前記消去パルス印加動作時及び過消
去判別動作時には前記複数のワード線全てを選択して前
記ワード線電圧発生回路からの第1及び第2の電圧を供
給し通常の読出し,書込み動作時には外部からの行アド
レス信号に従って前記複数のワード線のうちの所定のワ
ード線を選択して前記ワード線電圧発生回路からの対応
する電圧を供給する行デコーダと、前記消去パルス印加
動作時には所定の電圧の消去パルスを発生して前記ソー
ス線に供給し前記消去パルス印加動作時以外には前記ソ
ース線を接地電位とするソース電位供給回路と、前記消
去パルス印加動作時には前記複数のディジット線全てを
非選択,フローティング状態とし前記過消去判別動作時
には前記複数のディジット線全てを選択し通常の読出
し,書込み動作時には外部からの列アドレス信号に従っ
て前記複数のディジット線のうちの所定のディジット線
を選択するディジット線選択回路と、前記過消去判別動
作時及び通常の読出し動作時に前記複数のディジット線
のうちの選択されたディジット線の信号レベルを判別す
るセンス増幅器と、前記通常の書込み動作時に前記複数
のディジット線のうちの選択されたディジット線に所定
の電圧を供給する書込回路とを有している。A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention comprises a plurality of memory cell transistors arranged in a matrix in a row direction and a column direction and capable of electrically erasing and writing data. And a plurality of word lines provided corresponding to each row of the memory cell transistors and connected to the control gates of the memory cell transistors of the corresponding row, and provided corresponding to each column of the plurality of memory cell transistors. A plurality of digit lines connected to the drains of the memory cell transistors in a column to be connected, a source line connected to the source of each of the plurality of memory cell transistors, and a first voltage during an erase pulse applying operation and an over-erasing determining operation A word line voltage generating circuit for generating various voltages corresponding to various operations including the second voltage of At the time of the erase pulse applying operation and the over-erase discriminating operation, all of the plurality of word lines are selected and the first and second voltages are supplied from the word line voltage generating circuit. A row decoder for selecting a predetermined word line among the plurality of word lines according to a row address signal and supplying a corresponding voltage from the word line voltage generation circuit; and an erase pulse of a predetermined voltage during the erase pulse applying operation. And a source potential supply circuit that supplies the source line to the ground potential except during the erase pulse applying operation, and deselects and floats all of the plurality of digit lines during the erase pulse applying operation. State during the over-erase discriminating operation, and selects all of the plurality of digit lines to perform a normal read and write operation. A digit line selection circuit for selecting a predetermined digit line among the plurality of digit lines in accordance with the address signal, and a digit line selection circuit for selecting the digit line among the plurality of digit lines during the over-erase determination operation and the normal read operation. A sense amplifier for determining a signal level; and a write circuit for supplying a predetermined voltage to a selected digit line of the plurality of digit lines during the normal write operation.
【0030】また、複数のメモリセルトランジスタそれ
ぞれが、浮遊ゲートを有するNチャネル型の電界効果ト
ランジスタで形成されて基板を接地電位点と接続し、消
去パルス印加動作時には、前記複数のメモリセルトラン
ジスタ全ての制御ゲートに正の第1の電圧、ソースには
消去パルスをそれぞれ印加してソース・基板間のなだれ
降伏によるホットキャリアを前記浮遊ゲートに注入して
これら複数のメモリセルトランジスタ全てのデータを一
括消去し、この一括消去後の過消去判別動作時に、前記
複数のメモリセルトランジスタ全ての制御ゲートに正の
第2の電圧を印加すると共に複数のディジット線全てを
選択してセンス増幅器によりこれら複数のディジット線
に流れる全電流のレベルを判別して過消去状態のメモリ
セルトランジスタがあるか否かを一括判別するようにし
て構成される。Further, each of the plurality of memory cell transistors is formed of an N-channel type field effect transistor having a floating gate and connects the substrate to a ground potential point. A positive first voltage is applied to the control gate and an erase pulse is applied to the source to inject hot carriers due to avalanche breakdown between the source and the substrate into the floating gate to collectively collect data of all of the plurality of memory cell transistors. At the time of over-erasing determination operation after the batch erasing, a positive second voltage is applied to the control gates of all of the plurality of memory cell transistors, and all of the plurality of digit lines are selected, and these sense lines are used by the sense amplifier. Memory cell transistor in over-erased state by determining the level of the total current flowing through the digit line It constituted whether as collectively determined.
【0031】また、供給される電源電圧が、通常の電源
電圧及びこの通常の電源電圧より高い高電圧用の電源電
圧とから成り、ワード線電圧発生回路及び書込回路内の
各種電圧を発生する回路が、前記高電圧用の電源電圧供
給端と接地電位点との間に直列接続された第1及び第2
の抵抗と、ゲートを前記第1及び第2の抵抗の直列接続
点と接続しドレインを前記高電圧用の電源電圧供給及び
接地電位点のうちの高電位側と接続するNチャネル型の
第1のトランジスタと、ドレインを前記第1のトランジ
スタのソースと接続しソースを前記各種電圧の出力端と
接続しゲートに第1の基準電圧を受けるNチャネル型の
第2のトランジスタと、ドレインを前記高電圧用の電源
電圧供給端及び接地電位点のうちの低電位側と接続しソ
ースを前記各種電圧の出力端と接続しゲートに第2の基
準電圧を受けるPチャネル型の第3のトランジスタとを
備えて構成され、更に、第2のトランジスタのドレイン
を高電圧用の電源電圧供給端及び接地電位点のうちの高
電位側に直接接続し、第3のトランジスタのドレインと
前記高電圧用の電源電圧供給端及び接地電位点のうちの
低電位側との間を切り離し、第1のトランジスタを、ソ
ースを前記第3のトランジスタのドレインと接続しドレ
インを前記高電圧用の電源電圧供給端及び接地電位点の
うちの低電位側と接続しゲートを第1及び第2の抵抗の
直列接続点と接続するPチャネル型として構成される。The supplied power supply voltage is composed of a normal power supply voltage and a high-voltage power supply voltage higher than the normal power supply voltage, and generates various voltages in the word line voltage generation circuit and the write circuit. A first and second circuit connected in series between the high-voltage power supply voltage supply terminal and a ground potential point;
And an N-channel type first transistor having a gate connected to a series connection point of the first and second resistors, and a drain connected to the high potential side of the high voltage power supply voltage and the ground potential point. A transistor, a drain connected to the source of the first transistor, a source connected to the output terminal of the various voltages, an N-channel type second transistor receiving a first reference voltage at a gate, and a drain connected to the high level. A P-channel type third transistor connected to the power supply voltage supply terminal for voltage and the low potential side of the ground potential point, the source connected to the output terminal of the various voltages, and the gate receiving the second reference voltage; The drain of the second transistor is directly connected to the high-potential side of the high-voltage power supply voltage supply terminal and the ground potential point, and the drain of the third transistor is connected to the high-voltage power supply. The first transistor is connected to the drain of the third transistor, and the drain of the first transistor is connected to the power supply voltage supply terminal for high voltage and the ground. It is configured as a P-channel type which is connected to the lower potential side of the potential points and whose gate is connected to the series connection point of the first and second resistors.
【0032】また、複数のディジット線それぞれの信号
全てのOR演算を行うOR回路と、メモリセルトランジ
スタのオン抵抗より十分大きい抵抗値のプルアップ用の
抵抗を備え選択されたディジット線にこの抵抗を通して
通常の電源電圧を供給するプルアップ回路とを含み、消
去パルス印加動作後に、1本のワード線を選択して第3
の電圧を供給しかつ前記複数のディジット線全てを選択
して前記プルアップ回路を接続すると共にこれら複数の
ディジット線からセンス増幅器を切り離し、前記OR回
路の出力信号により、前記1本のワード線と接続するメ
モリセルトランジスタが消去状態にあるが否かを一括判
定する消去状態判定手段を設けて構成される。Also, an OR circuit for performing an OR operation on all the signals of the plurality of digit lines and a pull-up resistor having a resistance value sufficiently larger than the on-resistance of the memory cell transistor are provided. And a pull-up circuit for supplying a normal power supply voltage.
And selecting all of the plurality of digit lines to connect the pull-up circuit, disconnect the sense amplifier from the plurality of digit lines, and output the one word line to the one word line by the output signal of the OR circuit. Erased state determining means for collectively determining whether the connected memory cell transistor is in the erased state is provided.
【0033】また、行デコーダ及びディジット線選択回
路それぞれが、複数のワード線及び複数のディジット線
のうちの奇数番目のみ全て及び偶数番目のみ全てを選択
する奇偶選択手段を含み、選択されたディジット線の信
号全てのOR演算を行うOR回路と、メモリセルトラン
ジスタのオン抵抗より十分大きい抵抗値のプルアップ用
の抵抗を備え選択されたディジット線にこの抵抗を通し
て通常の電源電圧を供給するプリアップ回路とを設け、
複数のメモリセルトランジスタそれぞれを隣接するもの
どうしが互い異なるように消去状態,書込み状態として
市松模様のデータパターンとし、読出し動作時、奇数番
目全てのワード線を選択してこれらワード線と接続する
書込み状態のメモリセルトランジスタの全電流、及び偶
数番目全てのワード線を選択してこれらワード線と接続
する書込み状態のメモリセルトランジスタの全電流をセ
ンス増幅器により一括検出,判別し、ワード線を1本ず
つ選択してそのワード線と接続する消去状態のメモリセ
ルトランジスタそれぞれと対応するディジット線の信号
レベルを前記OR回路により一括判別するようにし、更
に、OR回路が、複数のディジット線それぞれと接地電
位点との間に接続されプルアップ用の抵抗より十分大き
い抵抗値の複数のプルダウン用の抵抗と、前記複数のデ
ィジット線全ての信号のOR演算を行うORゲートとを
備えて構成される。Each of the row decoder and the digit line selection circuit includes odd / even selection means for selecting all of the odd-numbered only and all of the even-numbered only ones of the plurality of word lines and the plurality of digit lines. And an OR circuit that performs an OR operation on all of the signals, and a pre-up circuit that has a pull-up resistor having a resistance value sufficiently larger than the ON resistance of the memory cell transistor and supplies a normal power supply voltage to the selected digit line through this resistor. And
A plurality of memory cell transistors are arranged in a checkered data pattern in an erase state and a write state so that adjacent ones are different from each other. In a read operation, all odd-numbered word lines are selected and written to connect to these word lines. All the currents of the memory cell transistors in the state and all the even-numbered word lines are selected, and all the currents of the memory cell transistors in the write state connected to these word lines are collectively detected and determined by the sense amplifier, and one word line is determined. The signal level of the digit line corresponding to each of the erased memory cell transistors connected to the word line is selected by the OR circuit, and the OR circuit further determines each of the plurality of digit lines with the ground potential. Connected to the point and have a resistance value sufficiently larger than the resistance for pull-up. A resistor for down period, and includes an OR gate for performing an OR operation of said plurality of digit lines all signals.
【0034】[0034]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0035】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【0036】この実施例は、浮遊ゲートを有し電気的に
しきい値電圧が設定できてデータの消去及び書込みが可
能な電界効果トランジスタでメモリセルを形成する複数
のメモリセルトランジスタMC11〜MCmnを行方
向,列方向にマトリクス状に配置したメモリセルアレイ
1と、複数のメモリセルトランジスタMC11〜MCm
nの各行それぞれと対応して設けられ対応する行のメモ
リセルトランジスタそれぞれの制御ゲートと接続する複
数のワード線WL1〜WLmと、複数のメモリセルトラ
ンジスタMC11〜MCmnの各列それぞれと対応して
設けられ対応する列のメモリセルトランジスタそれぞれ
のドレインと接続する複数のディジット線DL1〜DL
nと、複数のメモリセルトランジスタMC11〜MCm
nそれぞれのソースと接続するソース線SLと、電圧切
換信号VRSに従って消去パルス印加動作時の第1の電
圧及び過消去判別動作時の第2の電圧を含む各種動作時
と対応する各種電圧を発生するワード線電圧発生回路3
と、制御信号ARS及び行アドレス信号ADrに従って
消去パルス印加動作時及び過消去判別動作時には複数の
ワード線WL1〜WLm全てを選択してワード線電圧発
生回路3からの第1及び第2の電圧を供給し、通常の読
出し,書込み動作時には行アドレス信号ADrの指定す
る1本のワード線を選択してワード線電圧発生回路3か
らの対応する電圧を供給する行デコーダ2と、消去制御
信号ERに従って消去パルス印加動作時に所定の電圧,
所定のパルス幅の消去用電圧Vsをソース線SLに供給
し消去パルス印加動作時以外はソース線SLを接地電位
とするソース電位供給回路6と、制御信号ACS,AC
N及び列アドレス信号ADcに従って消去パルス印加動
作時には複数のディジット線DL1〜DLn全てを非選
択状態,フローティング状態とし過消去判別動作時には
複数のディジット線DL1〜DLn全てを選択し通常の
読出し動作時及び書込み動作時には列アドレス信号AD
cの指定する1本のディジット線を選択する列デコーダ
4及び列選択回路5と、過消去判別動作時及び通常の読
出し動作時、選択されたディジット線の電流レベルを検
出して判別するセンス増幅器8と、通常の書込み動作時
に選択されたディジット線に所定の電圧を供給する書込
回路7と、書込制御信号Wに従って通常の書込み動作時
に書込回路7を選択されたディジット線と接続し書込み
動作時以外はセンス増幅器8を列選択回路5と接続する
切換回路9とを有する構成となっている。In this embodiment, a plurality of memory cell transistors MC11 to MCmn which form a memory cell by a field effect transistor having a floating gate, which can electrically set a threshold voltage and can erase and write data are arranged. Cell array 1 arranged in a matrix in the direction and the column direction, and a plurality of memory cell transistors MC11 to MCm
n and a plurality of word lines WL1 to WLm connected to the control gates of the memory cell transistors in the corresponding row and provided in correspondence with the columns of the memory cell transistors MC11 to MCmn, respectively. And a plurality of digit lines DL1 to DL connected to respective drains of memory cell transistors in a corresponding column.
n and a plurality of memory cell transistors MC11 to MCm
n, a source line SL connected to each source, and various voltages corresponding to various operations including a first voltage during an erase pulse applying operation and a second voltage during an over-erase determining operation according to a voltage switching signal VRS. Word line voltage generating circuit 3
At the time of the erase pulse applying operation and the over-erase judging operation according to the control signal ARS and the row address signal ADr, all the plurality of word lines WL1 to WLm are selected and the first and second voltages from the word line voltage generation circuit 3 are selected. The row decoder 2 supplies one of the word lines designated by the row address signal ADr and supplies the corresponding voltage from the word line voltage generating circuit 3 during normal read and write operations, and the erase control signal ER. A predetermined voltage and
A source potential supply circuit 6 for supplying an erase voltage Vs having a predetermined pulse width to the source line SL and setting the source line SL to the ground potential except during an erase pulse application operation;
According to N and the column address signal ADc, all of the plurality of digit lines DL1 to DLn are set to a non-selected state and a floating state during an erase pulse applying operation, and all of the plurality of digit lines DL1 to DLn are selected during an overerase determination operation to perform a normal read operation and During the write operation, the column address signal AD
a column decoder 4 and a column selection circuit 5 for selecting one digit line designated by c, and a sense amplifier for detecting and determining the current level of the selected digit line at the time of over-erasure determination operation and normal read operation. 8, a write circuit 7 for supplying a predetermined voltage to a digit line selected during a normal write operation, and a write circuit 7 connected to the selected digit line during a normal write operation according to a write control signal W. The switching circuit 9 connects the sense amplifier 8 to the column selection circuit 5 except during the writing operation.
【0037】なお、この実施例においては、行デコーダ
2は、行アドレス信号ADrの各ビットと対応するイン
バータIV21、及びNAND型の論理ゲートG21,
G22と、各ワード線と対応するNAND型の論理ゲー
トG23、及びトランジスタQ21,Q22と備えて構
成され、図5に示された従来例の行デコーダ2xと相違
する点は、従来例では論理ゲートG23xに制御信号A
RNが入力されているのに対し、この実施例では論理ゲ
ートG23に制御信号ARNが入力されていない点であ
り、列デコーダ4及び列選択回路5は従来例と同一構成
となっている。In this embodiment, the row decoder 2 includes an inverter IV21 corresponding to each bit of the row address signal ADr, and a NAND type logic gate G21,
G22, a NAND-type logic gate G23 corresponding to each word line, and transistors Q21 and Q22, which are different from the conventional row decoder 2x shown in FIG. Control signal A to G23x
In this embodiment, the control signal ARN is not input to the logic gate G23 while the RN is input, and the column decoder 4 and the column selection circuit 5 have the same configuration as the conventional example.
【0038】また、この実施例においては、メモリセル
トランジスタMC11〜MCmnは浮遊ゲートを有する
Nチャネル型の電界効果とトランジスタで形成されてそ
の基板が接地電位となっているが、消去パルス印加動作
時には、制御信号ARS,ACNを低レベルにして複数
のメモリセルトランジスタMC11〜MCmn全ての制
御ゲート、すなわちワード線WL1〜WLm全てに正の
第1の電圧(例えば、通常の電源電圧を3.3Vとした
とき、1V程度)、ソース(ソース線SL)には消去用
電圧Vs(例えば10V)をそれぞれ印加してソース・
基板間のなだれ降伏によるホットキャリアを浮遊ゲート
に注入してこれらメモリセルトランジスタMC11〜M
Cmn全てを一括消去するようになっている。In this embodiment, the memory cell transistors MC11 to MCmn are formed of N-channel type field effect transistors having floating gates and transistors, and the substrate thereof is at the ground potential. When the control signals ARS and ACN are set to low level, a positive first voltage (for example, the normal power supply voltage is set to 3.3 V) is applied to all control gates of the plurality of memory cell transistors MC11 to MCmn, that is, all the word lines WL1 to WLm. Erasing voltage Vs (for example, 10 V) is applied to the source (source line SL).
Hot carriers due to avalanche breakdown between the substrates are injected into the floating gates, and these memory cell transistors MC11-MC
All Cmn are collectively erased.
【0039】このような消去パルス印加動作により、メ
モリセルトランジスタMC11〜MCmnのしきい値電
圧は、消去前のしきい値電圧に影響されることなく、第
1の電圧に依存して所定の一定値に収束し、過消去状態
になるのを防止することができる。過消去状態になるの
は、むしろ何らかの欠陥があるものとも考えられ、従っ
て、消去パルス印加動作及びその後の過消去判別動作を
1回で済ませることができる。By such an erase pulse applying operation, the threshold voltages of the memory cell transistors MC11 to MCmn are not affected by the threshold voltage before erasing, but depend on the first voltage for a predetermined constant value. It is possible to prevent the value from converging to a value and causing an overerased state. The over-erased state is considered to be rather defective, and therefore, the erase pulse applying operation and the subsequent over-erased determination operation can be completed only once.
【0040】過消去判別動作は、制御信号ARS,AC
Sを低レベル、制御信号ACNを高レベルにしてワード
線WL1〜WLm全てを選択状態としてワード線電圧発
生回路3から正の第2の電圧(例えば、第1の電圧より
わずかに低い電圧)を供給し、ディジット線DL1〜D
Ln全てを選択して切換回路9によりセンス増幅器8と
接続する。従って、メモリセルトランジスタMC11〜
MCmn全てが選択されてセンス増幅器8によりその全
電流レベルが検出,判別される。The over-erase determination operation is performed by controlling the control signals ARS, AC
S is set to a low level, the control signal ACN is set to a high level, and all the word lines WL1 to WLm are selected, and a positive second voltage (for example, a voltage slightly lower than the first voltage) is applied from the word line voltage generation circuit 3. Supply and digit lines DL1 to DL1
All Ln are selected and connected to the sense amplifier 8 by the switching circuit 9. Therefore, the memory cell transistors MC11 to MC11
All the MCmns are selected, and the sense amplifier 8 detects and determines the entire current level.
【0041】センス増幅器8の感度は、1ビットのメモ
リセルトランジスタの“1”,“0”データの電流レベ
ルを判別する通常の読出し動作時の感度のままであるの
で、メモリセルトランジスタMC11〜MCmnのうち
に1つでも過消去状態のものが存在するとその電流レベ
ルを検出し、過消去状態のものがある、と判定される。Since the sensitivity of the sense amplifier 8 remains the same as that in the normal read operation for determining the current level of the "1" and "0" data of the 1-bit memory cell transistor, the memory cell transistors MC11 to MCmn If any one of them has an over-erased state, the current level is detected, and it is determined that there is an over-erased state.
【0042】この実施例では、前述したように、消去パ
ルス印加動作及びその後の過消去判別動作が1回で済
み、しかもこれら動作は全メモリセルトランジスタに対
して一括して行うことができるので、消去完了までの時
間を短縮することができる。In this embodiment, as described above, the erase pulse application operation and the subsequent over-erasure determination operation need only be performed once, and these operations can be performed collectively for all the memory cell transistors. The time until erasure is completed can be shortened.
【0043】また、この実施例において、ワード線電圧
発生回路3及び書込回路7は、上位システムとの電源電
圧の適合性を考慮し、高電圧用の電源電圧Vppから、
ワード線及びディジット線に供給する各種電圧を発生す
るようになっている。In this embodiment, the word line voltage generating circuit 3 and the writing circuit 7 are designed to convert the high-voltage power supply voltage Vpp into
Various voltages to be supplied to word lines and digit lines are generated.
【0044】高電圧用の電源電圧Vppから各種電圧を
発生する回路の具体例を図2(A),(B)に示す。図
2(A)に示された回路は、電源電圧Vppの1/2よ
り低い電圧、例えば、通常の電源電圧(Vcc)が3.
3V程度以下のときの各種電圧を発生する場合に使用さ
れ、図2(B)に示された回路は、電源電圧Vppの1
/2より高い電圧、例えば通常の電源電圧(Vcc)が
5V程のときの書込み動作時のドレイン電圧等を発生す
る場合に使用される。FIGS. 2A and 2B show specific examples of circuits for generating various voltages from the high-voltage power supply voltage Vpp. In the circuit shown in FIG. 2A, a voltage lower than 1/2 of the power supply voltage Vpp, for example, a normal power supply voltage (Vcc) is 3.
The circuit shown in FIG. 2B is used to generate various voltages at about 3 V or less.
It is used to generate a voltage higher than / 2, for example, a drain voltage during a write operation when the normal power supply voltage (Vcc) is about 5 V.
【0045】図2(A)に示された回路は、一端に電源
電圧Vppを受ける抵抗R31と、ゲート及びドレイン
を抵抗R31の他端を接続し基板を接地電位点と接続す
るNチャネル型のトランジスタQ31と、ソース及び基
板をトランジスタQ31のソースと接続するPチャネル
型のトランジスタQ32と、一端をトランジスタQ32
のゲート及びドレインと接続し他端を接地電位点と接続
する抵抗R32と、一端に電源電圧Vppを受ける抵抗
R33と、一端を抵抗R33の他端と接続し他端を接地
電位点と接続する抵抗R34と、ドレインに電源電圧V
ppを受けゲートを抵抗R33,R34の接続点と接続
し基板を接地電位点と接続するNチャネル型のトランジ
スタQ33と、ドレインをトランジスタQ33のソース
と接続しゲートをランジスタQ31のゲート及びドレイ
ン(第1の基準電位点)と接続しソースを電圧出力端と
接続し基板を接地電位点と接続するNチャネル型のトラ
ンジスタQ34と、ソース及び基板を電圧出力端と接続
しゲートをトランジスタQ32のゲート及びドレイン
(第2の基準電位点)と接続しドレインを接地電位点と
接続するPチャネル型のトランジスタQ35とを備えて
構成される。The circuit shown in FIG. 2A has a resistor R31 receiving a power supply voltage Vpp at one end, an N-channel type having a gate and a drain connected to the other end of the resistor R31, and a substrate connected to a ground potential point. A transistor Q31; a P-channel transistor Q32 having a source and a substrate connected to the source of the transistor Q31;
A resistor R32 connected to the gate and the drain and the other end connected to the ground potential point, a resistor R33 receiving the power supply voltage Vpp at one end, one end connected to the other end of the resistor R33, and the other end connected to the ground potential point. A resistor R34 and a power supply voltage V
pp, the gate of which is connected to the connection point of the resistors R33 and R34 and the substrate is connected to the ground potential point; the transistor Q33 of the N-channel type; the drain is connected to the source of the transistor Q33; 1 reference potential point), the source is connected to the voltage output terminal, and the substrate is connected to the ground potential point. The N-channel transistor Q34 is connected to the source and the substrate to the voltage output terminal. A P-channel transistor Q35 connected to the drain (second reference potential point) and the drain connected to the ground potential point.
【0046】この回路において、出力電圧Voは、図6
(B)に示された回路と同様に、抵抗R31,R32に
よって決定される。また、抵抗R33,R34及びトラ
ンジスタQ33によってトランジスタQ34,Q35の
ドレイン間電圧(V5)を低くすることができ、例え
ば、出力電圧Voが0V付近であっても、この電圧をV
pp/2程度にすることにより、トランジスタQ33〜
Q35のゲートとソース,ドレイン及び基板との間の電
圧をVpp/2以下に抑えることができ(基板のゲート
絶縁膜直下の電位は、ソース・ドレイン間に電流が流れ
ているのでソース電位とドレイン電位の間の電位となっ
ている)、従ってこれらトランジスタを高耐圧型としな
くて済む。In this circuit, the output voltage Vo is
As in the circuit shown in FIG. 7B, the resistance is determined by the resistors R31 and R32. Further, the drain-to-drain voltage (V5) of the transistors Q34 and Q35 can be reduced by the resistors R33 and R34 and the transistor Q33. For example, even if the output voltage Vo is near 0 V, this voltage is reduced to V
pp / 2, the transistors Q33 to Q33
The voltage between the gate and the source / drain of Q35 and the substrate can be suppressed to Vpp / 2 or less (the potential immediately below the gate insulating film of the substrate is a source potential and a drain because a current flows between the source and the drain). Therefore, these transistors need not be of a high breakdown voltage type.
【0047】図2(B)に示された回路は、トランジス
タQ34,Q35のドレイン間電圧を低下させるトラン
ジスタQ33aを、トランジスタQ35のドレインと接
地電位点との間に設けたものである。この回路では、例
えば出力電圧VoがVpp付近であっても、抵抗R3
3,R34及びトランジスタQ33aによってトランジ
スタQ34,Q35のドレイン間電圧をVpp/2程度
にし、トランジスタQ33a,Q34,Q35のゲート
とソース,ドレイン及び基板との間の電圧をVpp/2
以下に抑えることができ、これらトランジスタを高耐圧
型としなくて済む。In the circuit shown in FIG. 2B, a transistor Q33a for reducing the voltage between the drains of the transistors Q34 and Q35 is provided between the drain of the transistor Q35 and the ground potential point. In this circuit, for example, even if the output voltage Vo is near Vpp, the resistance R3
3, R34 and the transistor Q33a, the voltage between the drains of the transistors Q34, Q35 is set to about Vpp / 2, and the voltage between the gates, the source, the drain, and the substrate of the transistors Q33a, Q34, Q35 is Vpp / 2.
Therefore, these transistors need not be of a high breakdown voltage type.
【0048】図3は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【0049】2の実施例が、図1に示された第1の実施
例と相違する点は、メモリセルトランジスタの“0”デ
ータ書込み時(オンセル状態)の抵抗値より十分大きい
値の抵抗R10を備えオール“0”データ読出しテスト
動作時に、選択されたディジット線を通常の電源電圧V
cc方向にプルアップするプルアップ回路10と、OR
ゲートG11を備えディジット線DL1〜DLnの信号
全てのOR演算を行うOR回路11とを設け、切換回路
9aを書込回路7,センス増幅器8及びプルアップ回路
10のうちの1つを各種動作に応じて選択し列選択回路
5と接続する回路とした点にある。The second embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a resistance R10 having a value sufficiently larger than the resistance of the memory cell transistor when "0" data is written (on-cell state). During the all- "0" data read test operation, the selected digit line is connected to the normal power supply voltage V
a pull-up circuit 10 for pulling up in the cc direction;
An OR circuit 11 having a gate G11 and performing an OR operation on all the signals of the digit lines DL1 to DLn is provided. The switching circuit 9a is used to switch one of the write circuit 7, the sense amplifier 8 and the pull-up circuit 10 to various operations. This is a circuit which is selected in accordance with the above and connected to the column selection circuit 5.
【0050】次にこの実施例の動作について、データ読
出し動作を主体に説明する。Next, the operation of this embodiment will be described mainly on the data read operation.
【0051】オール“0”データは、メモリセルトラン
ジスタMS11〜MCmn全てがオン状態、すなわち一
括消去状態のままとなっている。このオール“0”デー
タの読出しは、制御信号ARS,ACNを高レベル、制
御信号ACSを低レベルにし、ディジット線DL1〜D
Ln全てを選択して切換回路9aによりプルアップ回路
10を接続し、行アドレス信号ADrに従ってワード線
WL1〜WLmのうちの1本を選択してワード線電圧発
生回路3からオンセル判定用の電圧(例えば、通常の読
出し動作時におけるワード線の選択レベルを通常の電源
電圧Vccレベルとしたとき、このレベルと同等かわず
かに低い電圧)を供給する。For all "0" data, all of the memory cell transistors MS11 to MCmn remain in the ON state, that is, the batch erase state. This reading of all "0" data is performed by setting the control signals ARS and ACN to a high level, setting the control signal ACS to a low level, and setting the digit lines DL1 to DL
Ln are all selected, the pull-up circuit 10 is connected by the switching circuit 9a, one of the word lines WL1 to WLm is selected according to the row address signal ADr, and the word line voltage generation circuit 3 outputs a voltage for ON cell determination ( For example, when the word line selection level during a normal read operation is the normal power supply voltage Vcc level, a voltage equal to or slightly lower than this level is supplied.
【0052】この結果、選択された1本のワード線(例
えばWL1)と接続するメモリセルトランジスタ(MC
11〜MC1n)全てのドレインが対応するディジット
線(DL1〜DL)を通してORゲートG11の入力端
と接続され、かつ、これらディジット線(DL1〜DL
n)全てにはプルアップ回路10が接続される。従っ
て、これらメモリセルトランジスタ(MC11〜MC1
n)全てに“0”データが正常に書込まれた状態(すな
わち、オンセル状態,消去状態)であれば、ディジット
線(DL1〜DLn)全ては接地電位レベルの低レベル
となり、ORゲートG11の出力信号は低レベルとなっ
て、これらメモリセルトランジスタ(MC11〜MC
1)の“0”データの書込み,読出しが正常であること
が分る。As a result, a memory cell transistor (MC) connected to one selected word line (eg, WL1)
11 to MC1n) All the drains are connected to the input terminals of the OR gate G11 through the corresponding digit lines (DL1 to DL), and these digit lines (DL1 to DL1) are connected.
n) The pull-up circuit 10 is connected to all of them. Therefore, these memory cell transistors (MC11 to MC1
n) If all the data "0" is normally written (that is, the on-cell state and the erased state), all the digit lines (DL1 to DLn) are at the low level of the ground potential, and the OR gate G11 is turned on. The output signal goes low, and these memory cell transistors (MC11 to MC11)
It can be seen that the writing and reading of "0" data in 1) is normal.
【0053】また、これらメモリセルトランジスタ(M
C11〜MC1n)のうちに1つでもオフ状態のものが
あると、対応するディジット線がプルアップ回路10に
より電源電圧Vccレベルにプルアップされるので、O
RゲートG11の出力信号は高レベルとなって、これら
メモリセルトランジスタ(MC11〜MC1n)のうち
に、正常な“0”データの書込み,読出しができないも
のがあると判定できる。The memory cell transistors (M
If any one of C11 to MC1n) is in the off state, the corresponding digit line is pulled up to the power supply voltage Vcc level by the pull-up circuit 10, so that O
The output signal of the R gate G11 becomes high level, and it can be determined that some of these memory cell transistors (MC11 to MC1n) cannot normally write and read data of "0".
【0054】同様の動作をワード線WL1〜WLm全て
に対して行うことにより、全メモリセルトランジスタの
“0”データの読出しテストを行うことができる。By performing the same operation for all of the word lines WL1 to WLm, a "0" data read test of all memory cell transistors can be performed.
【0055】この実施例においては、1本のワード線と
接続する全てのメモリセルトランジスタの“0”データ
の読出しテストが一度にできるので、従来例のように1
ビットごとにテストする場合に比べ、大幅にテスト時間
を短縮することができる。In this embodiment, a "0" data read test of all the memory cell transistors connected to one word line can be performed at one time.
The test time can be greatly reduced as compared with the case of performing the test for each bit.
【0056】なお、消去パルス印加動作時の後には、過
消去判別動作のほかに、全メモリセルトランジスタが消
去状態となったとどうかの確認も必要であるが、この消
去状態の確認も本実施例により上述のオール“0”デー
タの読出しテストと同様の方法で行うことができる。After the erase pulse application operation, in addition to the over-erase determination operation, it is necessary to confirm whether all the memory cell transistors are in the erased state. Thus, the test can be performed in the same manner as in the above-described test for reading all “0” data.
【0057】図4は本発明の第3の実施例を示す回路図
である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【0058】この実施例が図3に示された第2の実施例
と相違する点は、OR回路11のORゲートの入力端そ
れぞれと接続するディジット線DL1〜DLnと接地電
位点との間に、プルアップ回路10の抵抗R10より十
分大きい抵抗値をもつ抵抗R11o,R11e(oは奇
数番,eは を示す、以下同じ)を接続してOR回路
11aとし、行デコーダ2のワード線WL1〜WLmそ
れぞれと対応する論理ゲートG23に更に1入力を付加
して奇数番の論理ゲートをG23o、偶数番の論理ゲー
トをG23eとし、論理ゲートG23oの付加された入
力端には奇数番信号ODr、論理ゲートG23eの付加
された入力端には偶数番信号EVrをそれぞれ入力する
ようにして行デコーダ2aとし、列デコーダ4のディジ
ット線DL1〜DLnそれぞれと対応する論理ゲートG
43に更に1入力付加して奇数番の論理ゲートをS43
o、偶数番の論理ゲートをG43eとし、論理ゲートG
43oの付加された入力端には奇数番信号ODc、論理
ゲートG43eの付加された入力端には偶数番信号EV
cをそれぞれ入力するようにして列デコーダ4aとした
点にある。This embodiment differs from the second embodiment shown in FIG. 3 in that digit lines DL1 to DLn connected to the input terminals of the OR gate of the OR circuit 11 and the ground potential point, respectively. And resistors R11o and R11e (o is an odd number, e indicates the following, the same applies hereinafter) having a resistance value sufficiently larger than the resistance R10 of the pull-up circuit 10 to form an OR circuit 11a, and the word lines WL1 to WL1 of the row decoder 2 are connected. One input is further added to the logic gate G23 corresponding to each of the WLm and the odd-numbered logic gate is set to G23o, the even-numbered logic gate is set to G23e, and the odd-numbered signal ODr and the logic are added to the added input terminal of the logic gate G23o. The even-numbered signal EVr is input to the added input terminal of the gate G23e to form the row decoder 2a, and the digit lines DL1 to DLn of the column decoder 4 are provided. Logic gate G corresponding to each
One more input is added to S43, and an odd-numbered logic gate is added to S43.
o, the even-numbered logic gate is G43e, and the logic gate G
An odd-numbered signal ODc is connected to the input terminal 43o, and an even-numbered signal EV is connected to the input terminal to which the logic gate G43e is added.
This is in that the column decoder 4a is formed by inputting c.
【0059】この実施例において、市松模様のデータパ
ターンを書込むには、まず制御信号ARS,ACNを低
レベルにしてワード線WL1〜WLm全てを選択して正
の第1の電圧を印加すると共にディジット線DL1〜D
Ln全てを非選択状態,フローティング状態としてソー
ス線SLに消去用電圧Vsを印加し、メモリセルトラン
ジスタMC11〜MCmn全てを、なだれ降伏によるホ
ットキャリアを浮遊ゲートに注入して消去状態とする
(オール“0”書込み)。In this embodiment, to write a checkerboard data pattern, the control signals ARS and ACN are first set to low level to select all of the word lines WL1 to WLm and to apply a positive first voltage. Digit lines DL1 to DL
All of Ln are in a non-selected state and a floating state, an erasing voltage Vs is applied to the source line SL, and all of the memory cell transistors MC11 to MCmn are injected with hot carriers due to avalanche breakdown into the floating gate to be in an erasing state (all “ 0 "write).
【0060】続いて、制御信号ARS,ACSを低レベ
ル、制御信号ACNを高レベルにし、奇数番信号OD
r,ODcを低レベル、偶数番信号EVr,EVcを高
レベルにしてワード線WL1〜WLm及びディジット線
DL1〜DLnのうちの偶数番目(WLe,DLe)全
てを選択し、これら選択されたワード線及びディジット
線に書込み用の電圧を印加し、行,列共に偶数番目のメ
モリセルトランジスタMCee全てに“1”データを書
込む。続いて、制御信号はそのままで、奇数番信号OD
r,ODcを高レベル、偶数番信号EVr,EVcを低
レベルにしてワード線WL1〜WLm及びディジット線
DL1〜DLnのうちの奇数番目(WLo,DLo)全
てを選択し、選択されたこれらワード線及びディジット
線に書込み用の電圧を印加し、行,列共に奇数番目のメ
モリセルトランジスタMCoo全てに“1”データを書
込む。Subsequently, the control signals ARS and ACS are set to low level, the control signal ACN is set to high level, and the odd-numbered signal OD is set.
r and ODc are set to low level, and the even-numbered signals EVr and EVc are set to high level to select all of the even-numbered (WLe, DLe) of the word lines WL1 to WLm and the digit lines DL1 to DLn. Then, a write voltage is applied to the digit lines, and "1" data is written to all even-numbered memory cell transistors MCee in both rows and columns. Subsequently, the odd-numbered signal OD remains unchanged while the control signal remains unchanged.
r and ODc are set to a high level, the even-numbered signals EVr and EVc are set to a low level, and all the odd-numbered (WLo, DLo) of the word lines WL1 to WLm and the digit lines DL1 to DLn are selected. Then, a write voltage is applied to the digit lines, and "1" data is written to all the odd-numbered memory cell transistors MCoo in both the row and the column.
【0061】この結果、行,列が偶数番目,偶数番目の
メモリセルトランジスタMCee及び奇数番目,奇数番
目のメモリセルトランジスタMCooには“1”デー
タ、偶数番目,奇数番目のメモリセルトランジスタMC
eo及び奇数番目,偶数番目のメモリセルトランジスタ
MCoeには“0”データが書込まれたことにより、市
松模様のデータパターンが書込まれる。As a result, "1" data is stored in the even-numbered and odd-numbered memory cell transistors MCee and the odd-numbered and odd-numbered memory cell transistors MCoo in the rows and columns.
A checkerboard data pattern is written by writing "0" data in eo and the odd-numbered and even-numbered memory cell transistors MCoe.
【0062】次に、この市松模様のデータの読出し動作
について説明する。Next, the operation of reading the checkered pattern data will be described.
【0063】“1”データが書込まれたメモリセルトラ
ンジスタはオフセル状態となっているので、これらメモ
リセルトランジスタのデータの読出しは“1”データの
書込みと同様に、まず偶数番目のワード線全て及びディ
ジット線全てを選択し、選択されたワード線全てに通常
の読出し動作時の選択レベルと同程度かわずかに高いレ
ベルの電圧を供給し、選択されたディジット線全てをセ
ンス増幅器8に接続して、このセンス増幅器8により、
行,列共に偶数番目のメモリセルトランジスタの全電流
レベルを検出,判別する。Since the memory cell transistors to which "1" data has been written are in the off-cell state, data reading of these memory cell transistors is performed in the same manner as writing of "1" data by first reading all even-numbered word lines. And all the digit lines are selected, a voltage of the same level as or slightly higher than the selected level in the normal read operation is supplied to all the selected word lines, and all the selected digit lines are connected to the sense amplifier 8. Then, with this sense amplifier 8,
The total current level of the even-numbered memory cell transistors in both the row and the column is detected and determined.
【0064】続いて、同様にして、行,列共に奇数番目
のメモリセルトランジスタの全電流レベルを検出,判別
する。Subsequently, similarly, all the current levels of the odd-numbered memory cell transistors in both the row and the column are detected and determined.
【0065】続いて“0”データの読出しであるが、
“0”データが書込まれたメモリセルトランジスタはオ
ンセル状態となっているので、1本のディジット線と接
続するメモリセルトランジスタの“0”データの判別は
1つずつしかできない。また、センス増幅器8でも1つ
ずつしか判別できない。Subsequently, "0" data is read.
Since the memory cell transistor in which the “0” data is written is in the on-cell state, the “0” data of the memory cell transistor connected to one digit line can be determined only one by one. Also, the sense amplifier 8 can determine only one by one.
【0066】そこで本実施例では、1本のワード線と接
続するメモリセルトランジスタの“0”データが同時に
読出され判別できるように、プルアップ回路10及びO
R回路11aが設けられている。Therefore, in the present embodiment, the pull-up circuit 10 and the O-up circuit 10 are provided so that the "0" data of the memory cell transistor connected to one word line can be simultaneously read and determined.
An R circuit 11a is provided.
【0067】ワード線は1本ずつ選択して所定の読出し
用の電圧、例えば通常の読出し用の選択レベルの電圧と
同程度かわずかに低い電圧を与え、選択されたワード線
が奇数番目なら偶数番目、偶数番目なら奇数番目のディ
ジット線を選択して列選択回路5及び切換回路9aを通
してプルアップ回路10を接続する。The word lines are selected one by one to apply a predetermined read voltage, for example, a voltage approximately equal to or slightly lower than the voltage of the selected level for normal read. If the selected word line is an odd number, an even number is applied. If it is an even-numbered digit line, an odd-numbered digit line is selected, and a pull-up circuit 10 is connected through a column selection circuit 5 and a switching circuit 9a.
【0068】この結果、選択されたディジット線と接続
するメモリセルトランジスタが正常に“0”データの状
態(オンセル状態)となっていればORゲートG11の
入力端には接地電位レベルの低レベルが現れ、正常に
“0”データの状態になっていなければ、すなわち
“1”データ(オフセル)の状態であればプルアップ回
路10により電源電圧Vccレベルの高レベルにプルア
ップされ、また、非選択状態のディジット線はプルダウ
ン用の抵抗(R11o,R11e)によって接地電位レ
ベルの低レベルにプルダウンされるので、ORゲートG
11の出力端には、選択されたメモリセルトランジスタ
全てが正常に“0”データ状態であれば低レベル、1つ
でも“1”データ状態のものがあれば高レベルとなっ
て、選択されたメモリセルトランジスタ全てが“0”デ
ータ状態であるかどうかの判別ができる。As a result, if the memory cell transistor connected to the selected digit line is normally in the "0" data state (on-cell state), a low level of the ground potential level is applied to the input terminal of OR gate G11. Appearing, if it is not in the state of "0" data normally, that is, if it is in the state of "1" data (off cell), it is pulled up to the high level of the power supply voltage Vcc by the pull-up circuit 10 and is not selected. Since the digit line in the state is pulled down to the ground potential level low by the pull-down resistors (R11o, R11e), the OR gate G
The output terminal 11 is set to a low level when all of the selected memory cell transistors are normally in the “0” data state, and set to a high level when at least one of the selected memory cell transistors has the “1” data state. It is possible to determine whether all the memory cell transistors are in the “0” data state.
【0069】なお、上述の説明で、“1”データの書込
みを行,列共、まず偶数番目に対して行い、続いて奇数
番目に対して行うようにし、読出しもこれと同じ順とし
たが偶,奇の順が逆になってもよい。また、一括消去
後、行,列の奇数番目,偶数番目(又はこの逆)に
“1”データを書込み、続いて偶数番目,奇数番目(又
はこの逆)に“1”データを書込むようにすれば前述の
市松模様とは“1”,“0”が逆転した市松模様とする
ことができる。In the above description, the writing of "1" data is performed first for the even-numbered rows and columns, and then for the odd-numbered rows, and the reading is performed in the same order. The order of even and odd may be reversed. After the batch erasure, "1" data is written into odd and even numbers (or vice versa) of rows and columns, and "1" data is subsequently written into even and odd numbers (or vice versa). Then, the above-mentioned checkerboard pattern can be a checkerboard pattern in which "1" and "0" are reversed.
【0070】また、この実施例では、オール“1”(オ
ールオフセル)データの書込みも容易であり、またその
読出し判別もセンス増幅器8を通して行うことができ
る。更にこの実施例のOR回路11aは、オール“0”
データの読出し,判別にも使用できる。In this embodiment, writing of all "1" (all-off cells) data is easy, and reading of the data can be determined through the sense amplifier 8. Further, the OR circuit 11a of this embodiment has all
It can also be used for reading and determining data.
【0071】このように、これら第2及び第3の実施例
では、オール“0”,オール“1”及び市松模様のデー
タパターンが、全メモリセルトランジスタの選択、行,
列の奇数番目の全て、偶数番目の全て又はこれら奇,偶
の組合せ選択により同時に書込むことができ、また、読
出し判別動作も、上記選択のほかに、“0”データの場
合でもワード線単位で行うことができるので、データの
書込み,読出しを含む全テスト時間を短縮することがで
きる。As described above, in the second and third embodiments, all "0", all "1" and checkerboard data patterns are used to select all memory cell transistors, select rows,
Writing can be performed simultaneously by selecting all of the odd-numbered rows, all of the even-numbered rows, or a combination of these odd- and even-numbered rows. In addition to the above-described selection, in addition to the above-described selection, even in the case of "0" data, the word line unit Therefore, the entire test time including data writing and reading can be reduced.
【0072】[0072]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、消去パル
ス印加動作時に、全ワード線を選択して所定の第1の電
圧を供給し、ソース線に消去パルスを印加して全メモリ
セルトランジスタに対し、接地電位の基板とソースとの
間のなだれ降伏によるホットキャリアを浮遊ゲートに注
入して一括消去し、過消去判別動作時には、全ワード線
を選択して所定の第2の電圧を供給し、全ディジット線
を選択して全メモリセルトランジスタの全電流をセンス
増幅器により検出,判別する構成としたので、一括消去
後のメモリセルトランジスタのしきい値電圧を一定値に
収束できて消去パルス印加動作及び過消去判別動作を一
回で済ませることができ、従って消去完了までの時間を
短縮することができる効果がある。As described above, according to the present invention, at the time of the erase pulse applying operation, all the word lines are selected, a predetermined first voltage is supplied, and the erase pulse is applied to the source line to thereby apply the erase pulse to all the memory cell transistors. On the other hand, hot carriers due to avalanche breakdown between the substrate and the source at the ground potential are injected into the floating gate to erase all at once, and at the time of over-erasure determination operation, all word lines are selected and a predetermined second voltage is supplied. In addition, since all the digit lines are selected and all the currents of all the memory cell transistors are detected and determined by the sense amplifier, the threshold voltage of the memory cell transistors after the batch erasure can be converged to a constant value and the erase pulse The application operation and the over-erase discrimination operation can be performed only once, so that there is an effect that the time until the completion of erasure can be shortened.
【0073】また、各種動作時におけるワード線,ディ
ジット線に供給する各種電圧を発生する回路を、高電圧
用の電源電圧供給端と接地電位点と間に、出力用の2つ
のトランジスタのほかに、これら2つのトランジスタに
供給される電源電圧を低くするためのトランジスタを設
けたので、これらトランジスタを高耐圧型としなくて済
むという効果がある。A circuit for generating various voltages to be supplied to word lines and digit lines during various operations is provided between the high voltage power supply voltage supply terminal and the ground potential point in addition to the two output transistors. Since the transistors for reducing the power supply voltage supplied to these two transistors are provided, there is an effect that these transistors do not have to be of a high breakdown voltage type.
【0074】更に、行デコーダ及び列デコーダを全ワー
ド線,全ディジット線の選択、奇数番目全て,偶数番目
全てのワード線ディジット線の選択ができるようにし、
全ディジット線,奇数番目全て,偶数番目全てのディジ
ット線の信号レベルを検出判別するOR回路及びプルア
ップ回路を設けたので、オール“0”,オール“1”,
市松模様等のテストパターンの書込み,読出しを含む全
テスト時間を短縮することができる効果がある。Further, the row decoder and the column decoder can select all word lines and all digit lines, and can select all odd-numbered word lines and all even-numbered word line digit lines.
Since an OR circuit and a pull-up circuit for detecting and determining the signal levels of all the digit lines, all of the odd-numbered digits, and all of the even-numbered digit lines are provided, all “0”, all “1”,
This has the effect of shortening the entire test time including writing and reading of a test pattern such as a checkered pattern.
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示された実施例のワード線電圧発生回路
及び書込回路に含まれる各種電圧を発生する回路の回路
図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a circuit for generating various voltages included in a word line voltage generation circuit and a write circuit of the embodiment shown in FIG.
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図5】従来の不揮発性半導体記憶装置の一例を示す回
路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional nonvolatile semiconductor memory device.
【図6】図5に示された不揮発性半導体記憶装置のワー
ド線電圧発生回路及び書込回路に含まれる各種電圧を発
生する回路の例を示す回路図である。6 is a circuit diagram showing an example of a circuit for generating various voltages included in a word line voltage generation circuit and a write circuit of the nonvolatile semiconductor memory device shown in FIG.
1,1x メモリセルアレイ 2,2a,2x 行デコーダ 3,3x ワード線電圧発生回路 4,4a 列デコーダ 5 列選択回路 6 ソース電位供給回路 7,7x 書込回路 8 センス増幅器 9,9a 切換回路 10 プルアップ回路 11,11a OR回路 DL1〜DLn,DLe,DLo ディジット線 G11 ORゲート G21〜G23,G23e,G23o,G23x,G4
1〜G43,G43e,G43o 論理ゲート IV21,IV41,IV42 インバータ MC11〜MCmn,MC11x〜MCmnx,MCe
e,MCeo,MCoe,MCoo メモリセルトラ
ンジスタ Q21,Q22,Q31〜Q39,Q51〜Q5n,Q
5e,Q5o トランジスタ R10,R11e,R11o,R31〜R38 抵抗 SL ソース線 WL1〜WLm,WLe,WLo ワード線1,1x memory cell array 2,2a, 2x row decoder 3,3x word line voltage generator 4,4a column decoder 5 column selection circuit 6 source potential supply circuit 7,7x writing circuit 8 sense amplifier 9,9a switching circuit 10 pull Up circuit 11, 11a OR circuit DL1 to DLn, DLe, DLo Digit line G11 OR gate G21 to G23, G23e, G23o, G23x, G4
1 to G43, G43e, G43o Logic gates IV21, IV41, IV42 Inverters MC11 to MCmn, MC11x to MCmnx, MCe
e, MCeo, MCoe, MCoo Memory cell transistors Q21, Q22, Q31-Q39, Q51-Q5n, Q
5e, Q5o Transistor R10, R11e, R11o, R31-R38 Resistance SL Source line WL1-WLm, WLe, WLo Word line
Claims (7)
れ電気的にデータの消去及び書込みが可能な複数のメモ
リセルトランジスタと、これら複数のメモリセルトラン
ジスタの各行それぞれと対応して設けられ対応する行の
メモリセルトランジスタそれぞれの制御ゲートと接続す
る複数のワード線と、前記複数のメモリセルトランジス
タの各列それぞれと対応して設けられ対応する列のメモ
リセルトランジスタそれぞれのドレインと接続する複数
のディジット線と、前記複数のメモリセルトランジスタ
それぞれのソースと接続するソース線と、消去パルス印
加動作時の第1の電圧及び過消去判別動作時の第2の電
圧を含む各種動作時と対応する各種電圧を発生するワー
ド線電圧発生回路と、前記消去パルス印加動作時及び過
消去判別動作時には前記複数のワード線全てを選択して
前記ワード線電圧発生回路からの第1及び第2の電圧を
供給し通常の読出し,書込み動作時には外部からの行ア
ドレス信号に従って前記複数のワード線のうちの所定の
ワード線を選択して前記ワード線電圧発生回路からの対
応する電圧を供給する行デコーダと、前記消去パルス印
加動作時には所定の電圧の消去パルスを発生して前記ソ
ース線に供給し前記消去パルス印加動作時以外には前記
ソース線を接地電位とするソース電位供給回路と、前記
消去パルス印加動作時には前記複数のディジット線全て
を非選択,フローティング状態とし前記過消去判別動作
時には前記複数のディジット線全てを選択し通常の読出
し,書込み動作時には外部からの列アドレス信号に従っ
て前記複数のディジット線のうちの所定のディジット線
を選択するディジット線選択回路と、前記過消去判別動
作時及び通常の読出し動作時に前記複数のディジット線
のうちの選択されたディジット線の信号レベルを判別す
るセンス増幅器と、前記通常の書込み動作時に前記複数
のディジット線のうちの選択されたディジット線に所定
の電圧を供給する書込回路とを有することを特徴とする
不揮発性半導体記憶装置。1. A plurality of memory cell transistors arranged in a matrix in a row direction and a column direction and capable of electrically erasing and writing data, and provided corresponding to each row of the plurality of memory cell transistors. A plurality of word lines connected to the control gates of the memory cell transistors in each row, and a plurality of word lines provided corresponding to each column of the plurality of memory cell transistors and connected to the drain of each memory cell transistor in the corresponding column. A digit line, a source line connected to a source of each of the plurality of memory cell transistors, and various kinds of operations corresponding to various operations including a first voltage during an erase pulse applying operation and a second voltage during an over-erased determining operation. A word line voltage generating circuit for generating a voltage, and at the time of the erase pulse applying operation and the over-erase determining operation. All of the plurality of word lines are selected and the first and second voltages are supplied from the word line voltage generation circuit to perform normal read and write operations. A row decoder for selecting a predetermined word line and supplying a corresponding voltage from the word line voltage generation circuit, and generating an erase pulse of a predetermined voltage during the erase pulse application operation to supply the generated erase pulse to the source line for erasing; A source potential supply circuit that sets the source line to the ground potential except during the pulse application operation; and a plurality of the digit lines during the erase pulse application operation, in which all of the plurality of digit lines are in a non-selected and floating state and the over-erase determination operation is performed. During normal read and write operations, all the lines are selected according to an external column address signal. A digit line selection circuit for selecting a digit line of the plurality of digit lines, a sense amplifier for determining a signal level of a digit line selected from the plurality of digit lines at the time of the over-erase determination operation and a normal read operation, and A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a write circuit that supplies a predetermined voltage to a selected digit line among the plurality of digit lines during a write operation.
が、浮遊ゲートを有するNチャネル型の電界効果トラン
ジスタで形成されて基板を接地電位点と接続し、消去パ
ルス印加動作時には、前記複数のメモリセルトランジス
タ全ての制御ゲートに正の第1の電圧、ソースには消去
パルスをそれぞれ印加してソース・基板間のなだれ降伏
によるホットキャリアを前記浮遊ゲートに注入してこれ
ら複数のメモリセルトランジスタ全てのデータを一括消
去し、この一括消去後の過消去判別動作時に、前記複数
のメモリセルトランジスタ全ての制御ゲートに正の第2
の電圧を印加すると共に複数のディジット線全てを選択
してセンス増幅器によりこれら複数のディジット線に流
れる全電流のレベルを判別して過消去状態のメモリセル
トランジスタがあるか否かを一括判別するようにした請
求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the plurality of memory cell transistors is formed of an N-channel field-effect transistor having a floating gate and connects a substrate to a ground potential point. A positive first voltage is applied to the control gate and an erase pulse is applied to the source to inject hot carriers due to avalanche breakdown between the source and the substrate into the floating gate to collectively collect data of all of the plurality of memory cell transistors. At the time of over-erase determination operation after the batch erasure, positive second control signals are applied to the control gates of all of the plurality of memory cell transistors.
And all the plurality of digit lines are selected, the level of the total current flowing through the plurality of digit lines is determined by the sense amplifier, and whether or not there is a memory cell transistor in an overerased state is collectively determined. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
及びこの通常の電源電圧より高い高電圧用の電源電圧と
から成り、ワード線電圧発生回路及び書込回路内の各種
電圧を発生する回路が、前記高電圧用の電源電圧供給端
と接地電位点との間に直列接続された第1及び第2の抵
抗と、ゲートを前記第1及び第2の抵抗の直列接続点と
接続しドレインを前記高電圧用の電源電圧供給及び接地
電位点のうちの高電位側と接続するNチャネル型の第1
のトランジスタと、ドレインを前記第1のトランジスタ
のソースと接続しソースを前記各種電圧の出力端と接続
しゲートに第1の基準電圧を受けるNチャネル型の第2
のトランジスタと、ドレインを前記高電圧用の電源電圧
供給端及び接地電位点のうちの低電位側と接続しソース
を前記各種電圧の出力端と接続しゲートに第2の基準電
圧を受けるPチャネル型の第3のトランジスタとを備え
て構成された請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。3. A power supply voltage to be supplied includes a normal power supply voltage and a power supply voltage for a high voltage higher than the normal power supply voltage, and generates various voltages in a word line voltage generation circuit and a write circuit. A circuit connects first and second resistors connected in series between the power supply voltage supply terminal for high voltage and a ground potential point, and connects a gate to a series connection point of the first and second resistors. An N-channel type first drain for connecting the drain to a high potential side of the high voltage power supply voltage and the ground potential point;
And an N-channel type second transistor having a drain connected to the source of the first transistor, a source connected to the output terminal of the various voltages, and a gate receiving a first reference voltage.
And a P-channel transistor having a drain connected to the power supply voltage supply terminal for high voltage and the low potential side of the ground potential point, a source connected to the output terminals for the various voltages, and a gate receiving a second reference voltage. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, comprising a third transistor of a type.
用の電源電圧供給端及び接地電位点のうちの高電位側に
直接接続し、第3のトランジスタのドレインと前記高電
圧用の電源電圧供給端及び接地電位点のうちの低電位側
との間を切り離し、第1のトランジスタを、ソースを前
記第3のトランジスタのドレインと接続しドレインを前
記高電圧用の電源電圧供給端及び接地電位点のうちの低
電位側と接続しゲートを第1及び第2の抵抗の直列接続
点と接続するPチャネル型とした請求項1記載の不揮発
性半導体記憶装置。4. A drain of the second transistor is directly connected to a high-potential side of a high-voltage power supply voltage supply terminal and a ground potential point, and a drain of the third transistor and the high-voltage power supply voltage are supplied. The first transistor is connected to the drain of the third transistor, and the drain is connected to the power supply voltage supply terminal for high voltage and the ground potential point. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1 , wherein said nonvolatile semiconductor memory device is of a P-channel type wherein said gate is connected to a low potential side and a gate is connected to a series connection point of said first and second resistors.
のOR演算を行うOR回路と、メモリセルトランジスタ
のオン抵抗より十分大きい抵抗値のプルアップ用の抵抗
を備え選択されたディジット線にこの抵抗を通して通常
の電源電圧を供給するプルアップ回路とを含み、消去パ
ルス印加動作後に、1本のワード線を選択して第3の電
圧を供給しかつ前記複数のディジット線全てを選択して
前記プルアップ回路を接続すると共にこれら複数のディ
ジット線からセンス増幅器を切り離し、前記OR回路の
出力信号により、前記1本のワード線と接続するメモリ
セルトランジスタが消去状態にあるが否かを一括判定す
る消去状態判定手段を設けた請求項1記載の不揮発性半
導体記憶装置。5. An OR circuit for performing an OR operation on all signals of each of a plurality of digit lines, and a pull-up resistor having a resistance value sufficiently larger than an on-resistance of the memory cell transistor. A pull-up circuit for supplying a normal power supply voltage, and after applying an erase pulse, selecting one word line to supply a third voltage and selecting all of the plurality of digit lines to perform the pull-up. The circuit is connected and the sense amplifier is disconnected from the plurality of digit lines. The erase state is determined by the output signal of the OR circuit whether the memory cell transistor connected to the one word line is in the erase state or not. 2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a determination unit.
れぞれが、複数のワード線及び複数のディジット線のう
ちの奇数番目のみ全て及び偶数番目のみ全てを選択する
奇偶選択手段を含み、選択されたディジット線の信号全
てのOR演算を行うOR回路と、メモリセルトランジス
タのオン抵抗より十分大きい抵抗値のプルアップ用の抵
抗を備え選択されたディジット線にこの抵抗を通して通
常の電源電圧を供給するプリアップ回路とを設け、複数
のメモリセルトランジスタそれぞれを隣接するものどう
しが互い異なるように消去状態,書込み状態として市松
模様のデータパターンとし、読出し動作時、奇数番目全
てのワード線を選択してこれらワード線と接続する書込
み状態のメモリセルトランジスタの全電流、及び偶数番
目全てのワード線を選択してこれらワード線と接続する
書込み状態のメモリセルトランジスタの全電流をセンス
増幅器により一括検出,判別し、ワード線を1本ずつ選
択してそのワード線と接続する消去状態のメモリセルト
ランジスタそれぞれと対応するディジット線の信号レベ
ルを前記OR回路により一括判別するようにした請求項
1記載の不揮発性半導体記憶装置。6. The row decoder and the digit line selection circuit each include odd / even selection means for selecting all odd-numbered only and all even-numbered only ones of the plurality of word lines and the plurality of digit lines. And an OR circuit that performs an OR operation on all of the signals, and a pre-up circuit that has a pull-up resistor having a resistance value sufficiently larger than the ON resistance of the memory cell transistor and supplies a normal power supply voltage to the selected digit line through this resistor. And a plurality of memory cell transistors each having a checkerboard data pattern in an erase state and a write state so that adjacent ones are different from each other. During a read operation, all odd-numbered word lines are selected and these word lines are selected. And all the even-numbered word lines in the write state memory cell transistor connected to the The sense amplifier collectively detects and discriminates all the currents of the selected memory cell transistors in the written state connected to these word lines, selects the word lines one by one, and respectively selects the erased memory cell transistors connected to the word line. 2. The non-volatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the signal level of the digit line corresponding to the above is determined collectively by the OR circuit.
れと接地電位点との間に接続されプルアップ用の抵抗よ
り十分大きい抵抗値の複数のプルダウン用の抵抗と、前
記複数のディジット線全ての信号のOR演算を行うOR
ゲートとを備えて構成された請求項6記載の不揮発性半
導体記憶装置。7. An OR circuit is connected between each of the plurality of digit lines and a ground potential point, and includes a plurality of pull-down resistors having a resistance value sufficiently larger than a pull-up resistor, and all of the plurality of digit lines. OR that performs signal OR operation
7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, comprising a gate.
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